数字双胞胎:模拟病人

现代医学的巨大进步使我们能够改善病人的生活质量，即使是在严重疾病期间。例如，合成鸦片可以用来控制癌症引起的剧烈疼痛。然而，确切的剂量仍然是一个挑战。止痛药芬太尼等药物必须精确地使用才能有效，而不会对患者造成伤害，有时还会产生危及生命的副作用。目前，这类止痛药是通过一种药物贴片的方式通过皮肤给药，这是一种温和的方法，可以帮助患者恢复日常生活。然而，适当的剂量只能通过试错来确定。对药物剂量过少或过量的反应只有在回顾时才能看到，当药物已经离开药物贴片很久了。

现在，这种情况即将改变:为了确保正确的药物剂量可以确定，并在个性化医疗的意义上为每个患者保持恒定，Empa的研究人员和来自伯尔尼大学的一个团队正在使用计算机和数据科学。由圣加伦市Empa“仿生膜和纺织品”实验室的Thijs fordroeye领导的团队正在使用多物理模型来开发一种数字双可以控制和预测治疗过程。

已经有100个角色得到了治疗

在这个复杂的“数字双胞胎”的数学模型中，研究人员考虑了来自真实人类的各种变量，比如年龄和生活方式。这是因为一种药物的效果受到大量物理参数的影响，这些物理参数因人而异。“当我们创造一个虚拟形象时，我们会考虑，例如，在治疗过程中药物是如何在体内代谢的，有多少最终会到达人的大脑的疼痛中心，”Empa的研究员foreye解释说。

为了确保剂量不仅安全而且有效，in silicon twin还可以从真实的患者那里得到生理和心理反馈。例如，人类提供关于他们是否以及在多大程度上继续感知疼痛的信息。这里特别有趣的是无痛期的长度。而且，由于不是每一天都是好日子，生活中充满了不可预测的事件，受影响者的有效疼痛感知差异也远远超过每隔一周看一次医生所能解决的问题。

Empa的研究人员弗洛拉·巴拉米解释说:“有了来自人类的反馈，虚拟形象可以动态调整治疗，甚至预测过程。”在未来，传感器还将实时测量心跳或呼吸频率等其他生理参数，并向化身报告。

到目前为止，几百个个性化的阿凡达已与圣加仑州医院合作，进行了个性化治疗的虚拟测试。Bahrami说:“我们已经能够证明，男女以及年轻人和老年人的最佳治疗方案差别很大。”

不过，使用透皮贴片进行疼痛治疗只是阿凡达辅助治疗的开始。在与诊所和医院的合作中，Empa的研究人员已经将他们的注意力转向了其他治疗方法，比如使用数字双胞胎给糖尿病患者注射胰岛素。